KR100502767B1 - Two-stage liquid ring pumps - Google Patents
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Abstract
본 발명의 2단 액체 링 펌프는 제1단으로부터 방출되는 기체 및 액체의 분리를 촉진하는 단 사이 구조체를 구비한다. 제2단은 분리된 기체 및 액체 각각을 제2단으로 진입시키는 별도의 기체 및 액체 유입구들을 구비한다. 이에 따라, 액체에 의한 제2단 기체 유입구의 어떠한 막힘 현상도 방지되어, 펌프의 성능이 개선된다.The two stage liquid ring pump of the present invention has a structure between stages that facilitates separation of gas and liquid discharged from the first stage. The second stage has separate gas and liquid inlets for entering each of the separated gases and liquids into the second stage. This prevents any clogging of the second stage gas inlet by the liquid, thereby improving the performance of the pump.
Description
본 발명은 액체 링 펌프, 특히 연속적으로 연결된 2단(two-stages) 기체 펌핑 단을 갖춘 액체 링 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid ring pump, in particular a liquid ring pump with two-stages gas pumping stages connected in series.
2단 액체 링 펌프는 예컨대, 올센 등(Olsen et al.)에게 허여된 미국 특허 제 4,521,161 호에 개시된 바와 같이 공지되어 있다. 그러한 일반적인 펌프의 경우, 기체와 액체의 혼합물은 제1단으로부터 배출되어 제2단의 유입구로 이동한다. 이 혼합물 중의 액체는 일반적으로 2단에서, 예컨대, 제2단으로부터 기체와 함께 배출되는 액체를 보충하기 위해 필요하다. 그러나, 제1단으로부터 얻어지는 혼합물내의 액체가 제2단의 유입구를 어느 정도 막을 수 있기 때문에, 펌프가 달성할 수 있는 압력차가 감소하고, 펌프의 체적 용량이 감소하며, 및/또는 펌프의 전력 요구량이 증가될 수 있다.Two stage liquid ring pumps are known, for example, as disclosed in US Pat. No. 4,521,161 to Olsen et al. In such a general pump, the mixture of gas and liquid exits the first stage and moves to the inlet of the second stage. The liquid in this mixture is generally required to replenish the liquid exiting the gas in the second stage, for example with the gas from the second stage. However, since the liquid in the mixture obtained from the first stage can block the inlet of the second stage to some extent, the pressure difference that the pump can achieve is reduced, the volumetric capacity of the pump is reduced, and / or the power demand of the pump This can be increased.
따라서, 본 발명은 전술한 관점에서 개선된 2단 액체 링 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved two stage liquid ring pump in view of the foregoing.
보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 압력 범위 및 체적 용량을 증가시키고, 2단 액체 링 펌프의 전력 요구량을 감소시키는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to increase the pressure range and volumetric capacity and to reduce the power requirement of the two stage liquid ring pump.
본 발명의 이들 목적 및 다른 목적들은 본 발명의 원리에 따라, 제1단으로부터 방출되는 기체 및 액체가 단 사이 구조체를 통해 분리가 촉진되는 2단 액체 링 펌프를 제공하는 것에 의해 달성된다. 나아가, 분리된 기체 및 액체 각각이 제2단으로 진입할 수 있도록 별도의 유입구들이 제공된다. 이에 의해, 액체에 의해 제1단으로부터 제2단 기체 유입구로의 막힘 현상이 방지된다.These and other objects of the present invention are achieved in accordance with the principles of the present invention by providing a two stage liquid ring pump in which gas and liquid discharged from the first stage are facilitated through the structure between the stages. Furthermore, separate inlets are provided to allow each of the separated gas and liquid to enter the second stage. As a result, clogging of the liquid from the first stage to the second stage gas inlet is prevented by the liquid.
본 발명의 특징, 특성 및 여러 가지 잇점들은 첨부된 도면과, 바람직한 실시예들에 관한 이하 발명의 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.The features, characteristics and various advantages of the present invention will become more apparent from the accompanying drawings and the following detailed description of the invention which relates to preferred embodiments.
액체 링 펌프의 구성 및 2단 액체 링 펌프의 구성은 이미 잘 알려져 있기 때문에 그러한 펌프의 구조와 작동의 세부 사항을 본 명세서에서 반복할 필요는 없을 것이다. 다만, 도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 펌프(10)는 본원에 참조로 언급되는 전술한 미국특허 제 4,521,161 호에 개시된 펌프와 기본적으로 유사하며, 미국특허 제 4,521,161 호에 예시된 펌프와의 비교를 용이하게 하기 위해, 미국특허 제 4,521,161 호에 예시된 펌프의 요소들과 유사한 본 발명에 따른 펌프의 요소들은 미국특허 제 4,521,161 호와 동일한 도면 부호를 사용한다. 미국특허 제 4,521,161 호에서 도면 부호화되지 않은 본원 발명의 펌프에서의 새로운 요소들은 200번대 단위의 새로운 도면 부호를 취한다.Since the configuration of the liquid ring pump and the configuration of the two stage liquid ring pump are already well known, the details of the structure and operation of such a pump will not need to be repeated here. However, the exemplary pump 10 shown in FIGS. 1 and 2 is basically similar to the pump disclosed in the aforementioned U.S. Patent No. 4,521,161, which is incorporated herein by reference, and with the pump illustrated in U.S. Patent No. 4,521,161. To facilitate the comparison, the elements of the pump according to the invention which are similar to the elements of the pump illustrated in U.S. Patent 4,521,161 use the same reference numerals as U.S. Patent 4,521,161. The new elements in the pump of the present invention, which are not coded in US Pat. No. 4,521,161, take on new reference numerals in units of 200.
도 2에 도시된 바와 같이, 펌프(10)의 제1단(12)은 도면의 우측에 있으며, 제2단(14)은 도면의 좌측에 있다. 제1단(12)은 기체를 기체 유입구(16)로부터 중간 압력 통로로 펌핑하고, 그 기체 및 약간 과잉 펌핑된 액체를 제1단으로부터 단 사이 통로(26)를 통해 배출한다. 이 기체 및 액체 혼합물은 도 2에서 보았을 때 상기 통로(26)를 따라 우측에서 좌측으로 흐른다.As shown in FIG. 2, the first end 12 of the pump 10 is on the right side of the figure, and the second end 14 is on the left side of the figure. The first stage 12 pumps gas from the gas inlet 16 into the intermediate pressure passage and withdraws the gas and some excess pumped liquid from the first stage through the passage 26 between the stages. This gas and liquid mixture flows from right to left along the passage 26 as seen in FIG. 2.
제1단(12)으로부터 배출되는 상기 기체 및 액체 혼합물이 상기 단 사이 통로(26)를 따라 흐르는 동안, 그 혼합물중에서 무거운 액체 부분은 중력의 영향에 의해 단 사이 통로(26)의 바닥으로 떨어지려는 경향이 있다. 제2단(14)에 인접한 단 사이 통로(26) 부분은 그 통로에서 아래로 패인 오목부(226b)로 이어지는 하향 경사 램프(226a)를 구비한다. 단 사이 통로(26)를 따라 이동하는 액체는 기체 및 유동 하강 램프(226a)에서 상기 하부의 오목부(226b)로 분리되는 경향이 있다. 한편, 기체는 상기 하부의 오목부(226b) 위쪽의 단 사이 통로(26) 상부에서 액체 위쪽에 남게 된다.While the gas and liquid mixture exiting the first stage 12 flows along the passageway 26 between the stages, the heavy liquid portion of the mixture attempts to fall to the bottom of the passageway 26 between the stages under the influence of gravity. There is a tendency. The portion of the passageway 26 between the stages adjacent to the second end 14 has a downwardly inclined ramp 226a leading to a recess 226b that is dug down in that passageway. The liquid moving along the passageway 26 between stages tends to separate from the gas and flow down ramp 226a into the recessed portion 226b of the lower portion. On the other hand, the gas remains above the liquid in the upper part of the passageway 26 between the stages above the lower recesses 226b.
제2단 헤드 부재(100)에서 상기 단 사이 통로(26)의 상부는 제2단 기체 유입 통로(104)와 연통한다. 상기 제2단 기체 유입 통로(104)는 제2단 포트 부재(90)의 다른 제2단 기체 유입 통로(94)로 이어진다. 제2단 기체 유입 통로(94)로부터 기체는 제2단 기체 유입구(292)를 통해 제2단의 작업 공간으로 흡인된다. (제2단 기체 유입구(292)는 본 발명의 새로운 특징부는 아니지만, 상기의 올젠 등의 특허에 언급되어 있지 않기 때문에, 200번대 단위의 도면부호로 지시하였다.) 제2단 기체 유입 통로(104)는 단 사이 통로(26)의 상부에만 연통되어 있기 때문에, 상기 단 사이 통로(26)로부터 제2단 기체 유입 통로(104)로는 액체가 거의 유입되지 않거나 전혀 유입되지 않는다. 그 대신에, 상기 단 사이 통로(26)로부터 제2단 기체 유입 통로(104)안으로 우선적으로 기체가 유입된다. 이것으로써, 제2단 기체 유입구(292)를 통해 제2단으로 유입하는 액체의 양은 대폭 감소된다. 그에 따라, 단 사이 통로(26)로부터 액체에 의해 제2단 기체 유입구(292)가 막히는 현상은 크게 감소되거나 제거된다.The upper portion of the passageway 26 between the stages in the second stage head member 100 communicates with the second stage gas inlet passage 104. The second stage gas inlet passage 104 leads to another second stage gas inlet passage 94 of the second stage port member 90. Gas from the second stage gas inlet passage 94 is sucked into the working space of the second stage through the second stage gas inlet 292. (The second stage gas inlet 292 is not a new feature of the present invention, but is not indicated in the above patents of Olzen et al., And is indicated by reference numeral 200 units.) Second stage gas inlet passage 104 ) Is in communication with only the upper portion of the interstage passage 26, so that little or no liquid flows from the interstage passage 26 to the second stage gas inflow passage 104. Instead, gas is preferentially introduced into the second stage gas inlet passage 104 from the interstage passage 26. As a result, the amount of liquid flowing into the second stage through the second stage gas inlet 292 is greatly reduced. Accordingly, the phenomenon in which the second stage gas inlet 292 is blocked by the liquid from the interstage passage 26 is greatly reduced or eliminated.
액체가 단 사이 통로(26)로부터 제2단 기체 유입구(292)를 통해 제2단으로 유입되지 않으며, 제2단 헤드 부재(100)와 이하 설명될 제2단 포트 부재(90)에 완전히 분리된 형태의 액체 통로들이 제공된다. 단 사이 통로(26)의 하향 오목부(226b)는 제2단 헤드 부재(100)의 액체 통로(204)와 연통한다. 제2단 헤드 부재(100)의 액체 통로(204)는 제2단 포트 부재(90)의 액체 통로(294)와 연통한다. 제2단 포트 부재(90)의 액체 통로(294)는 제2단 포트 부재(90)의 제2단 액체 유입구(292a)로 이어지며, 상기 액체 통로(294)로부터의 액체를 제2단 기체 유입구(292)로부터 제2단 로터 블래이드(82)의 회전 방향으로 하류의 제2단(14)의 작업 공간 내로 유입시킨다. 따라서, 단 사이 통로(26)로부터의 액체 대부분은 단 사이 통로(26)의 오목부(226b) 및 액체 통로(204 및 294)를 통해 아래로 유동하여, 제2단 기체 유입구(292)의 하류에 있는 별도의 제2단 액체 유입구(292a)를 거쳐 제2단(14)으로 유입한다. 제2단 액체 유입구(292a)는 제2단 기체 유입구(292)의 하류에 별도로 형성되어 있기 때문에, 기체 및 액체 모두를 단일 유입구를 통해 제2단으로 유동케하는 종래 기술에서의 단점은 실질적으로 제거된다. 그에 따라, 펌프 성능은 종래 기술에 비해 월등히 향상된다.Liquid does not enter the second stage through the second stage gas inlet 292 from the interstage passage 26 and is completely separated from the second stage head member 100 and the second stage port member 90 described below. Liquid passages are provided. The downward recess 226b of the passage 26 between the stages communicates with the liquid passage 204 of the second stage head member 100. The liquid passage 204 of the second stage head member 100 communicates with the liquid passage 294 of the second stage port member 90. The liquid passage 294 of the second stage port member 90 leads to the second stage liquid inlet 292a of the second stage port member 90, and directs liquid from the liquid passage 294 to the second stage gas. Inlet 292 is introduced into the working space of the second end 14 downstream in the direction of rotation of the second stage rotor blade 82. Thus, most of the liquid from the interstage passage 26 flows down through the recesses 226b of the interstage passage 26 and the liquid passages 204 and 294, downstream of the second stage gas inlet 292. Into the second end 14 through a second liquid inlet 292a separate. Since the second stage liquid inlet 292a is formed separately downstream of the second stage gas inlet 292, the disadvantage in the prior art of allowing both gas and liquid to flow through the single inlet to the second stage is substantially Removed. Thus, pump performance is greatly improved over the prior art.
설명된 예시적인 실시예에서, 제2단의 "랜드(land) 라인"은 로터 샤프트(28)의 중심 종축선으로부터 수직으로 직전으로 연장된다. (랜드는 로터 블래이드(82)의 반경 방향 외측 선단이 펌프의 고정 하우징(20)에 가장 근접하는 위치를 말하며, 랜드 라인은 로터 샤프트 축의 외측으로부터 랜드의 위치로 반경 방향으로 연장된다.) 도 1에서 보았을 때, 로터는 시계 방향으로 회전한다. 로터 회전 방향에서 랜드로부터 특히, 제2단 액체 유입구(292a)의 바람직한 위치에 대한 측정 각도는 약 200°이다. 이 예에 계속하여, 제2단 기체 유입구(292)는 약 20°에서 개방되기 시작하여 약 160°에서 폐쇄될 수 있다. 제2단 기체 유입구(본원에는 도시되어 있지 않지만, 전술한 미국 특허 제 4,521,161 호의 유입구(96)와 유사함)는 약 258°에서 개방되어 약 340°에서 폐쇄될 수 있다. 이들 각도 모두는 단지 예시에 불과하며, 원하는 경우 다른 여러 가지 각도를 채택할 수 있다.In the exemplary embodiment described, the "land line" of the second stage extends immediately before and perpendicular to the central longitudinal axis of the rotor shaft 28. (Land refers to the position where the radially outer end of the rotor blade 82 is closest to the fixed housing 20 of the pump, and the land line extends radially from the outside of the rotor shaft axis to the position of the land.) FIG. 1 When viewed from the rotor, the rotor rotates clockwise. The angle of measurement from the land in the rotor rotation direction, in particular for the preferred position of the second stage liquid inlet 292a, is about 200 °. Continuing with this example, the second stage gas inlet 292 may begin to open at about 20 ° and close at about 160 °. The second stage gas inlet (not shown here, but similar to the inlet 96 of US Pat. No. 4,521,161, described above) may be open at about 258 ° and closed at about 340 °. All of these angles are merely examples, and other angles may be adopted if desired.
전술한 바와 같이, 앞서 언급되지 않은 이하의 요소들은 아래와 같이 상기 확인된 미국 특허 제 4,521,161 호의 동일 도면 부호를 가진 요소들과 유사하다.As mentioned above, the following elements not mentioned above are similar to those having the same reference numerals as identified above in US Pat. No. 4,521,161.
도면부호 18: 유출 개구Reference numeral 18: outlet opening
도면부호 20: 환형 하우징Reference numeral 20: annular housing
도면부호 22: 제1단 고정 하우징Reference numeral 22: First stage fixed housing
도면부호 36: 단 사이 측판Reference numeral 36: Side plates between ends
도면부호 60: 헤드 부재Reference numeral 60: Head member
도면부호 80: 환형 측판Reference numeral 80: Annular shroud
도면부호 110: 베어링 조립체Reference numeral 110: Bearing assembly
이상의 설명은 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것에 불과하며, 당업자들에 있어서는 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 다양한 변형예들이 가능함을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명은 포트 부재(90)와 같은 절두원추형의 포트 부재를 구비하는 펌프에 관해 설명하고 있지만, 다른 형태의 포트 부재를 구비하는 펌프에도 동일하게 적용할 수 있다. 공지된 다른 형상으로는 원통형의 포트 부재와 편평한 포트 부재를 들 수 있다. 편평한 포트 부재는 루흐만에게 허여된 미국 특허 제 3,108,738 호, 피치에게 허여된 미국 특허 제 4,132,504 호, 하비크에게 허여된 미국 특허 제 4,323,334 호, 오스크래트에게 허여된 미국 특허 제 4,685,865 호 등의 관련 특허에 예시되어 있다.The foregoing description merely illustrates the principles of the invention, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope and spirit of the invention. For example, although this invention demonstrated the pump provided with the truncated cone-shaped port member like the port member 90, it is equally applicable to the pump provided with the port member of another form. Other known shapes include cylindrical port members and flat port members. The flat port member is related to U.S. Patent No. 3,108,738 to Ruhman, U.S. Patent No. 4,132,504 to Pitch, U.S. Patent No. 4,323,334 to Harvik, U.S. Patent No. 4,685,865, etc. Illustrated in the patent.
본 발명에 따르면, 제1단으로부터 배출되는 기체 및 액체가 단 사이 구조체를 통해 분리가 촉진되는 2단 액체 링 펌프가 제공되며, 그렇게 분리된 기체 및 액체 각각이 제2단으로 진입할 수 있도록 별도의 유입구들이 제공됨으로써, 제1단으로부터의 액체에 의한 제2단 기체 유입구의 어떠한 막힘 현상도 방지되어, 압력 범위 및 체적 용량이 증가되고, 2단 액체 링 펌프의 전력 요구량도 감소된다.According to the present invention, there is provided a two stage liquid ring pump in which gas and liquid discharged from the first stage are facilitated through the structure between the stages, so that each separated gas and liquid can enter the second stage. By providing inlets of, any blockage of the second stage gas inlet by the liquid from the first stage is prevented, thereby increasing the pressure range and volumetric capacity and reducing the power requirement of the two stage liquid ring pump.
도 1은 도 2의 좌측을 취한 도면으로, 본 발명의 따라 구성된 2단 액체 링 펌프의 예시적인 실시예를 부분 절제 도시한 입면도.1 is an elevational view, partially taken away, of an exemplary embodiment of a two stage liquid ring pump constructed in accordance with the present invention, taken on the left side of FIG.
도 2는 도 1의 우측을 취한 도면으로, 도 1의 펌프를 부분 절제 도시한 다른 입면도.FIG. 2 is a view of the right side of FIG. 1, showing another elevational view of the pump of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 펌프10: pump
12: 제1단12: first stage
14: 제2단14: second stage
16: 기체 유입구16: gas inlet
18: 유출 개구18: outlet opening
22: 제1단 고정 하우징22: first stage fixed housing
24: 제2단 고정 하우징24: second stage fixed housing
26: 단 사이 통로26: passage between stages
28: 로터 샤프트28: rotor shaft
36: 단 사이 측판36: side plate between ends
60: 헤드 부재60: head member
70: 베어링 조립체70: bearing assembly
80: 환형 측판80: annular shroud
82: 로터 블레이드82: rotor blade
226a: 하향 경사 램프226a: downward slope ramp
226b: 하향 오목부226b: downward recess
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